磺甲基化木质素的辣根过氧化物酶催化聚合研究

以碱木质素为原料,采用磺甲基化反应,得到磺甲基化木质素(SAL),并进一步采用辣根过氧化物酶(HRP)催化以提高其分子量,制备了高分子量高磺化度磺甲基化木质素(HPSAL).采用凝胶渗透色谱、红外光谱、核磁共振氢谱、紫外光谱和顶空气相色谱等研究了改性前后SAL的结构特征.结果表明,经HRP催化后,与SAL相比,HPSAL的重均分子量和磺化度显著增加,分别提高20倍和30%以上,羧基含量升高,而甲氧基和酚羟基含量降低.HRP使SAL形成酚氧自由基,活化其酚羟基的邻、对和侧链Cβ位,增加磺化反应活性,而磺化度的提高又有利于增加HRP催化SAL的聚合反应活性,其聚合方式主要为β-O-4'、β-β'、β-1'和β-5'联结.分子模拟结果表明,甲氧基含量的降低和磺酸基含量的增加能显著提高以β-O-4'连接键为主的聚合反应活性.     

纳米木质素/二氧化硅基微胶囊的制备及在自愈合涂层中的应用

利用磷酸化改性木质素/二氧化硅复合纳米颗粒(PAL/SiO₂)作为壁材包埋活性组分异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)制备微胶囊(PAL/SiO₂-IPDI). 通过加入少量反应活性更高的聚合多甲基多二异氰酸酯(PMDI), 与水反应形成聚脲, 以增加微胶囊的壁厚. 采用光学显微镜、 扫描电子显微镜(SEM)和激光粒度分析仪(DLS)研究了PAL/SiO₂复合纳米粒子掺杂量, 水油比和剪切速率对微胶囊表面形貌、 粒径和壁厚的影响. 结果表明, 所制备的微胶囊呈现规整球形, 壁厚为2.36~3.50 μm, 平均粒径为40.3~201.5 μm. IPDI作为芯材包埋在微胶囊中, 芯材含量约为82.8%. 将制备的PAL/SiO₂-IPDI微胶囊添加到环氧树脂中得到自愈合环氧树脂涂层. 其在高盐浓度溶液中的抗侵蚀测试结果显示, 添加质量分数4%的PAL/SiO₂-IPDI微胶囊的环氧树脂涂层在划破后能够快速愈合, 显著降低基底的腐蚀电流和腐蚀速率. 纳米压痕实验表明, 环氧涂层的硬度为249.99 MPa, 而添加PAL/SiO₂-IPDI微胶囊后硬度增加到302.98 MPa, 弹性模量也有提高.     

一种实验室重力储能装置的设计与研制

21世纪面临着能源危机的重大议题，国家和企业迫切需要升级能源结构，转变能源方式。重力储能方式是机械储能方式的重要类型，是将重力势能转变为电能，并将电能储存起来的清洁储能方式。在实验室中自制了一种小型重力储能装置，并优化传统装置的各部分结构，进行设备改良。与大型重力储能设备相比，具有降低实验成本、节约时间、方便多次测量的优点。此外由于此装置的可拆卸和便携的特点，还可以用于教学演示和科普展示。     

木质素磺酸盐的分离提纯

以粗木质素磺酸钠为原料, 采用树脂法、超滤法、长链胺法和溶剂萃取法对其进行了提纯. 红外光谱、元素分析、凝胶渗透色谱等测试结果表明, 溶剂萃取法不能达到提纯目的; 树脂法、超滤法、长链胺法可除去相对分子量小于1000的杂质, 粗木质素磺酸钠经提纯后木质素磺酸钠的质量分数从59.0%提高到90%左右, 且提纯产品的重均分子量和数均分子量均增大, 分子量分布更均一. 从产品收率、提纯效果及提纯工艺等3方面分析表明, 长链胺法除糖效果最好, 提纯后糖含量下降了50%; 超滤法的收率最高, 可达31%, 且其提纯产品的重均分子量较高, 达到12000, 比粗木钠提高了1倍以上.     

从PhET看国内高校物理虚拟仿真实验教学项目建设

PhET是国际知名的虚拟仿真实验项目,可以在线模拟物理等方面的实验。该项目基于广泛的教育研究,通过直观、类似游戏的环境吸引学生,激励学生通过探索和发现来学习。PhET项目是虚拟仿真实验成功的案例,对我国虚拟仿真实验项目建设有重要参考价值。分析了PhET项目在设计理念、技术手段、项目运营和使用效果等方面的特点,提出了国内高校现有物理虚拟仿真实验项目建设的努力方向。随着国家虚拟仿真实验教学项目共享平台(实验空间)的不断完善,各高校的物理虚拟仿真实验项目将会被弱化,只有发展特色的实验项目才能和实验空间相互补充、协同发展。     

增塑剂对碱木质素/HDPE复合材料性能影响研究

分别采用邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、环氧大豆油(ESO)作为增塑剂制备碱木质素/HDPE复合材料.研究了不同种类增塑剂对复合材料力学性能的影响,结果表明,3种增塑剂都能提高复合材料的断裂拉伸率,其中DOP的效果最优,当DOP添加量为7.5 phr,复合材料的断裂拉伸率达146.28%,比未添加增塑剂的样品高62.4%.添加DOP制备复合材料,研究DOP对复合材料力学性能、断面形貌、流变性能的影响.复合材料的力学性能结果表明DOP含量的增加有利于复合材料断裂拉伸率的提高;SEM表明DOP的添加使复合材料的断面变的更加粗糙,材料韧性提高;流变性能结果表明DOP能降低复合材料的表观黏度(η)和复数黏度(η*),并且线性黏弹区随着DOP含量的增加而变窄,储能模量(G')和损耗模量(G″)也逐渐下降.分析认为,DOP分子吸附包覆在木质素微颗粒的表面,抑制了木质素微颗粒在HDPE相中的团聚,改善了木质素在HDPE中的分散状况,同时降低了木质素分子和聚乙烯分子链之间的作用力,从而改善了复合材料的力学性能和流变性能.     

木质素磺酸钠在氧化铁表面的吸附驱动力

研究吸附介质的pH值、 尿素及盐类对木质素磺酸钠(SL)在氧化铁表面吸附性能的影响规律, 结果表明, 络合能力较强的柠檬酸钠使SL的吸附量几乎减少至零, 较弱络合能力的亚硫酸钠使SL的吸附量具有一定程度的降低, 而无络合能力的硫酸钠增大了SL的吸附量. 说明SL的羧基与氧化铁之间的络合吸附驱动力对吸附起主导作用, 磺酸基对其在氧化铁上吸附的影响很弱. 采用氯化锂屏蔽部分羧基后SL在氧化铁上的吸附量也有所降低, 进一步证明了羧基与氧化铁表面的络合作用是其吸附的主要驱动力.     

眼动仪在晶体电光调制实验教学中的应用研究

根据晶体电光调制实验内容,将教学过程分成了锥光干涉图观察与描绘、极值法测量半波电压和调制法测量半波电压3个阶段.利用眼动仪对学生在这3个阶段的关注兴趣进行追踪,给出了关注兴趣热点分布图及相应的注视时间、注视次数和注视时长占比等参量,由此分析了学生的注意力集中情况,提出了改进实验教学的方法.     

不同分子质量木质素磺酸钠对煤粉的分散作用研究

应用超滤分级方法，将木质素磺酸钠分成不同分子量范围的级分。傅立叶红外光谱（FTIR）分析结果表明，分子量为5 000～10 000的木质素磺酸钠分子中亲水基团如羟基、酚羟基、磺酸根质量分数最大，随着分子量的增加，亲水基团质量分数降低。实验结果发现分子量为10 000～50 000的木质素磺酸钠级分在煤粒表面的吸附等温线近似为L型，吸附量较大，并且使煤粒的表面动电电位（ζ电位）达到-52 mV，在各个级分中对盘江煤具有最好的分散降黏作用。进一步得出结论，分散剂的分散降黏作用与其在煤粒表面的吸附量和ζ电位的高低密切相关。